KR20160031602A - 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체 - Google Patents

합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체 Download PDF

Info

Publication number
KR20160031602A
KR20160031602A KR1020140121027A KR20140121027A KR20160031602A KR 20160031602 A KR20160031602 A KR 20160031602A KR 1020140121027 A KR1020140121027 A KR 1020140121027A KR 20140121027 A KR20140121027 A KR 20140121027A KR 20160031602 A KR20160031602 A KR 20160031602A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flight
units
flight units
support frame
rotors
Prior art date
Application number
KR1020140121027A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101627042B1 (ko
Inventor
이동준
최병화
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020140121027A priority Critical patent/KR101627042B1/ko
Publication of KR20160031602A publication Critical patent/KR20160031602A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101627042B1 publication Critical patent/KR101627042B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

본 발명은 복수의 비행 유닛이 다양한 개수로 결합되는 구조를 취함으로써, 종래 기술에 비해 움직임이 자유롭고, 용도나 필요한 작업 하중에 맞춰 다양한 크기로 확장하여 사용할 수 있는 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 의한 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체는 복수의 비행 유닛과, 적어도 하나의 결합기구를 포함한다. 각각의 비행 유닛은, 지지 프레임과, 상기 지지 프레임에 서로 이격되도록 설치되고 회전하는 날개를 구비하여 추진력을 발생시키는 복수의 로터와, 상기 지지 프레임에 결합되어 상기 복수의 로터의 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비한다. 결합기구는 복수의 비행 유닛들 중 적어도 하나의 추진 방향이 나머지 비행 유닛들과 평행하지 않게 배치되도록 복수의 비행 유닛들을 서로 결합한다.

Description

합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체{Reconfigurable Aerial Vehicle Based on Multi-rotor}
본 발명은 비행체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 여러 개의 로터를 구비하여 수직 이착륙 및 비행이 가능한 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체에 관한 것이다.
현재 비행체는 다양한 구조와 크기의 것이 개발되어 다양한 분야에 활용되고 있다. 특히 최근에는 항공 기술 및 통신 기술의 급격한 발전에 따라 탐사 및 정찰 등을 목적으로 하는 무인 비행 시스템의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 무인 비행 시스템의 개발은 인간이 직접 탑승하여 수행하기에 위험하거나 어려운 작업도 가능하게 하는 이점을 가져왔다.
통상적으로, 무인 비행 시스템은 비행 제어를 위한 제어 시스템과, 원격지에서 제어 시스템으로부터 전송되는 비행 제어 신호에 따라 비행을 수행하여 각종 현지 데이터를 취득하여 제어 시스템으로 송신하는 무인 비행체로 이루어진다. 무인 비행체는 카메라, 센서, 통신장비, 또는 다른 장비를 탑재하고 있으며, 원격 조종되거나 또는 스스로 조종된다. 즉, 무인 비행체는 운용자에 의해 직접 원격 조종되거나, 운용자가 무인 비행체가 지나가야 될 지점들을 미리 프로그래밍하면, 무인 비행체가 그 지점에 도달하기 위해 스스로 비행 궤도를 조절하여 비행하기도 한다.
종래에는 무인 비행체가 특수한 군용 정찰기를 제외하고는 거의 도입이 어려웠으나, 최근에 저렴한 비용으로 공공부문이나 민수용 제품으로의 적용이 가능해 졌다. 특히, 군, 경찰, 소방 등의 공공분야에서는 정찰, 수색, 감시, 정보 수집 등의 다양한 목적으로 활용이 가능해 졌으며, 카메라를 이용한 현장 영상의 실시간 확인 및 전송은 지휘센터에서 현장의 상황을 신속하고, 정확하게 판단할 수 있게 해준다.
현재 다양한 종류의 무인 비행체가 개발된 바 있다. 다양한 무인 비행체 중에서 멀티 로터 기반의 무인 비행체는 추진체로 여러 개의 로터를 구비한다. 멀티 로터는 로터의 개수에 따라서 트라이 로터, 쿼드 로터, 헥사 로터, 옥토 로터 등으로 나누어 진다. 멀티 로터 기반의 무인 비행체는 수직 이착륙 및 높은 기동성으로 인하여 다른 무인 비행체에 비하여 건물이 밀집되어 있는 도심이나 산악, 재난지역 등 험하고 복잡한 지역의 정찰 및 감시 등 여러 응용 분야에 유용하게 활용될 수 있다.
이러한 멀티 로터 기반의 무인 비행체는 등록특허공보 제0668234호(2007. 01. 12.), 등록특허공보 제0812755호(2008. 03. 12.), 등록특허공보 제0929260호(2009. 12. 01.), 등록특허공보 제1042200호(2011. 06. 16.) 등에 다양한 구조의 것이 개시되어 있다.
그런데 종래 멀티 로터 기반의 무인 비행체는 구동 가능한 움직임의 자유도가 적고, 작업 하중(payload)이 작으며, 하중이 큰 작업을 하기 위해서는 새롭게 제조되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 복수의 비행 유닛이 다양한 개수로 결합되는 구조를 취함으로써, 종래 기술에 비해 움직임이 자유롭고, 용도나 필요한 작업 하중에 맞춰 다양한 구조 및 크기로 확장하여 사용할 수 있는 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임에 서로 이격되도록 설치되고 회전하는 날개를 구비하여 추진력을 발생시키는 복수의 로터와, 상기 지지 프레임에 결합되어 상기 복수의 로터의 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비하는 복수의 비행 유닛; 및 상기 복수의 비행 유닛들 중 적어도 하나의 추진 방향이 나머지 비행 유닛들과 평행하지 않게 배치되도록 상기 복수의 비행 유닛들을 서로 결합하는 적어도 하나의 결합기구;를 포함하는 점에 특징이 있다.
본 발명에 의한 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체는 비행 기능을 갖는 복수의 비행 유닛이 결합되는 구조를 취하여 다양한 크기로 확장될 수 있다. 따라서, 크고 작은 여러 규모의 작업을 할 때 상황에 맞는 새로운 비행체를 제작하지 않고도 비행 유닛들의 조합을 통해 다양한 작업에 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체는 비행 유닛에 구비되는 결합기구를 이용하여 복수의 비행 유닛을 각각의 추진 방향이 일정 각도를 이루도록 결합할 수 있다. 따라서, 하드웨어의 구조를 3차원화시켜 이동과 회전 등의 움직임을 제어할 수 있으므로 under-actuation을 극복할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 구성하는 비행 유닛을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 구성하는 비행 유닛을 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 구성하는 비행 유닛이 두 개 결합된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 나타낸 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 구성하는 비행 유닛을 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 1에 나타낸 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 구성하는 비행 유닛을 나타낸 측면도이며, 도 4는 도 1에 나타낸 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 구성하는 비행 유닛이 두 개 결합된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체(100)는 개별적으로 비행이 가능한 복수의 비행 유닛(110)과, 복수의 비행 유닛(110)을 상호 결합하기 위한 복수의 결합기구(130)와, 복수의 비행 유닛(110)을 전기적으로 연결하기 위한 복수의 단자(140)를 포함한다. 비행 유닛(110)은 수직 이착륙 등 단독으로 기본적인 비행이 가능한 것이다. 본 실시예에 따른 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체(100)는 이러한 비행 유닛(110) 복수가 결합기구(130)를 통해 결합됨으로써 수직 이착륙, 수평 이동 등 자유로운 비행이 가능하다.
도 1 내지 도 4에 나타낸 것과 같이, 비행 유닛(110)은 지지 프레임(111)과, 지지 프레임(111)에 설치되는 복수의 로터(120)와, 복수의 로터(120)의 동작을 제어하는 컨트롤러(125)를 포함한다.
지지 프레임(111)은 중앙의 지지판(112)과, 지지판(112)에 방사형으로 연결되는 네 개의 지지대(113)를 포함한다. 네 개의 지지대(113)는 90도 간격으로 배치된다. 지지판(112)에는 컨트롤러(125)가 설치되고, 네 개의 지지대(113) 각각에 로터(120)가 하나씩 설치된다. 복수의 로터(120)는 지지 프레임(111)의 중앙에서 동일한 간격으로 이격되어 컨트롤러(125) 둘레에 배치된다.
지지 프레임(111)에는 외곽 프레임(115)이 결합된다. 외곽 프레임(115)은 지지 프레임(111)의 가장자리를 둘러쌈으로써 지지 프레임(111)에 설치되는 복수의 로터(120)와 컨트롤러(125)를 보호하고 지지 프레임(111)의 강도를 보강한다. 외곽 프레임(115)은 복수의 가로대(116)를 포함한다. 가로대(116)는 2열로 8쌍이 이웃하는 것끼리 모두 같은 각도로 연결됨으로써 외곽 프레임(115)은 정팔각형 형상을 갖는다. 물론, 외곽 프레임은 정팔각형 형상 이외에 복수의 가로대가 이웃하는 것끼리 모두 같은 각도로 연결된 다른 정다각형 형상으로 이루어질 수 있다. 비행 유닛의 외곽 프레임이 정다각형으로 이루어지면 다른 비행 유닛과 외곽이 접촉하여 결합하는데 유리하다. 그리고 외곽 프레임을 구성하는 가로대는 상하 2열로 배치되지 않고, 1열 또는 3열 이상이 상하로 배치될 수도 있다.
로터(120)는 지지 프레임(111)의 네 지지대(113)에 하나씩 네 개가 설치된다. 로터(120)는 날개(121)와 날개(121)를 회전시키는 구동기(122)를 포함하여 추진력을 발생시킨다. 구동기(122)는 지지대(113)에 고정된다. 복수의 로터(120) 각각의 날개(121)의 회전 중심축은 모두 지지 프레임(111)에 대해 수직 방향으로 같다. 즉, 복수의 로터(120) 각각의 날개(121)는 지지 프레임(111) 상에 상호 평행하게 배치되는 복수의 회전 중심축에 대해 각각 회전한다. 따라서, 복수의 로터(120)는 동일한 방향으로 추진력을 발생시킨다. 로터(120)의 동작은 컨트롤러(125)에 의해 제어된다. 복수의 로터(120) 각각의 회전 방향과 회전 속도는 컨트롤러(125)에 의해 다양하게 제어될 수 있다. 예컨대, 서로 마주하는 한 쌍의 로터(120)는 정방향으로 회전하고, 서로 마주하는 나머지 한 쌍의 로터(120)는 역방향으로 회전할 수 있다.
컨트롤러(125)는 지지 프레임(111) 중앙의 지지판(112)에 고정되어 복수의 로터(120)의 동작을 제어한다. 컨트롤러(125)는 프로세서와, IMU(Inertial Measurement Unit) 등의 자세 검출기구와, 통신 모듈을 포함한다. 이러한 컨트롤러(125)는 비행 유닛(110)의 비행 상태를 검출하고 로터들(120)의 동작을 제어하여 비행 유닛(110)의 비행을 제어한다. 또한 컨트롤러(125)는 통신 모듈을 통해 지상의 관제 센터 등 외부와 통신할 수 있다. 외부와의 통신을 통해 외부로부터 작업 신호를 수신하여 비행 유닛(110)의 동작을 제어할 수 있고 비행 유닛(110)의 상태를 외부에 알릴 수도 있다.
결합기구(130)는 비행 유닛들(110) 간의 탈착 가능한 결합을 위해 비행 유닛(110) 각각에 상호 이격되도록 복수가 설치된다. 결합기구(130)는 비행 유닛(110)의 외곽 프레임(115)의 모서리 부분에 설치되는 연결 블록(131)과, 다른 비행 유닛(110)과의 결합력을 발생시키기 위해 연결 블록(131)에 설치되는 록킹 부재(133)를 포함한다. 본 실시예에서 록킹 부재(133)는 전자석으로 하나의 연결 블록(131)에 두 개가 설치된다. 결합기구(130)의 전자석 록킹 부재(133)에 대한 전원 공급은 결합기구(130)가 설치된 비행 유닛(110)의 컨트롤러(125)가 제어한다.
연결 블록(131)은 외곽 프레임(115)의 외측 가장자리에 상부에서 하부 방향으로 하향 경사지게 배치되는 경사면(132)을 구비한다. 록킹 부재(133)는 경사면(132)에 배치된다. 비행 유닛들(110) 간의 결합 시 컨트롤러(125)가 록킹 부재(133)에 전원을 공급함으로써 비행 유닛들(110)은 록킹 부재(133)의 전자기력에 의해 결합된 상태를 유지할 수 있다. 결합된 비행 유닛들(110)을 분리할 필요가 있을 경우에 컨트롤러(125)는 록킹 부재(133)에 대한 공급 전원을 차단함으로써 비행 유닛들(110) 간의 결합력을 제거한다.
비행 유닛들(110) 간의 결합을 위한 결합기구(130)는 록킹 부재(133)로 전자석을 이용하는 구조 이외에, 영구자석, 또는 연결고리 구조나 클램핑 기구 등의 기구적 결합장치를 이용하는 구조 등 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 영구자석을 록킹 부재로 이용하는 경우, 결합된 비행 유닛들(110)을 물리적 방법으로 분리할 수 있다. 즉, 각각의 비행 유닛(110)을 서로 멀어지는 방향으로 작동시키거나 비행 유닛(110)을 영구자석에 대해 비틀리도록 작동시켜서 비행 유닛들(110) 간의 결합력을 극복하고 비행 유닛들(110)을 분리할 수 있다.
단자(140)는 복수의 비행 유닛(110)이 결합될 때 이들 비행 유닛(110)을 전기적으로 연결하기 위해 각각의 비행 유닛(110)에 복수로 설치된다. 하나의 비행 유닛(110)에 설치되는 복수의 단자(140)는 해당 비행 유닛(110)의 컨트롤러(125)와 전기적으로 연결된다. 단자(140)는 비행 유닛(110)에 설치된 결합기구(130)의 연결 블록(131)에 설치된다. 비행 유닛들(110)이 결합기구(130)에 의해 결합될 때 서로 접하여 결합되는 두 개의 비행 유닛(110) 각각의 단자(140)는 서로 접하게 되며, 이에 의해 두 비행 유닛(110)은 전기적으로도 연결된다. 단자(140)는 결합기구(130)의 연결 블록(131) 이외에, 외곽 프레임(115) 또는 지지 프레임(111)의 외측 가장자리 등 비행 유닛(110)의 외곽에 외부로 노출되도록 설치될 수 있다.
서로 접하여 결합되는 두 비행 유닛(110)이 단자들(140) 간의 접촉을 통해 전기적으로 연결될 때, 어느 하나의 비행 유닛(110)에 구비되는 컨트롤러(125)가 나머지 비행 유닛(110)의 동작까지 제어하게 된다. 즉, 비행 유닛들(110)이 전기적으로 연결될 때 어느 하나의 비행 유닛(110)에 구비된 컨트롤러(125)가 모든 비행 유닛들(110)의 동작을 제어하는 제어 모드로 전환된다. 이러한 제어 모드의 전환은 비행 유닛들(110)의 단자(140)가 서로 접촉하는 시점에 이루어진다.
도면에 나타내지는 않았으나, 비행 유닛(110)에는 비행 유닛들(110) 간의 결합을 검출할 수 있는 센서가 설치될 수 있다. 이러한 결합 검출 센서를 이용하면, 결합 검출 센서의 신호를 통해 비행 유닛들(110) 간의 결합 여부를 확인하고 비행 유닛들(110)의 제어 모드 전환 시점을 결정할 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체(100)의 비행 유닛들(110) 간의 합체 및 분리 방법에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체(100)의 비행 유닛들(110)은 이들 각각에 구비된 결합기구(130) 및 단자(140)를 통해 전기적으로 연결되도록 결합된다. 결합기구(130)의 전자석 록킹 부재(133)에 전원을 공급하고 하나의 비행 유닛(110)에 다른 비행 유닛(110)을 접근시키면 두 개의 비행 유닛(110)이 록킹 부재(133)의 전자기력에 의해 달라붙는다. 서로 접하여 결합되는 두 비행 유닛(110)은 이들 각각의 외곽 프레임(115) 모서리에 설치된 한 쌍씩의 결합기구(130)에 의해 결합된 상태를 유지하게 된다. 이때, 하나의 비행 유닛(110)에 구비된 록킹 부재(133)와 단자(140)는 다른 비행 유닛(100)에 구비된 록킹 부재(133) 및 단자(140)와 각각 밀착된다. 이에 의해 두 비행 유닛(110)은 기구적으로 결합됨과 동시에 전기적으로 연결된다.
두 개의 비행 유닛(110)이 결합될 때 각 비행 유닛(110)에 구비된 외곽 프레임(115)의 한쪽 변끼리 밀착된다. 이때, 두 개의 비행 유닛(110)은 각각에 구비된 결합기구(130)의 경사면(132)이 마주하도록 결합되므로, 두 개의 비행 유닛(110)은 수평이 아닌 기울어진 각도로 결합된다. 즉, 두 비행 유닛(110) 각각의 추진 방향(로터 날개(121)의 회전 중심축 방향)이 평행하지 않은 일정한 각도(α)를 갖게 된다. 이렇게 비행 유닛들(110)이 기울어지게 결합됨으로써, 결합된 비행 유닛들(110)에 구비된 복수의 로터(120)의 동작을 적절하게 제어하면 수평 이동 등 움직임의 자유도를 증가시킬 수 있다.
두 개의 비행 유닛(110)이 전기적으로 연결될 때, 어느 하나의 비행 유닛(110)에 구비된 컨트롤러(125)가 메인 컨트롤러의 역할을 수행하여 나머지 비행 유닛(110)의 동작까지 제어한다. 결합된 두 비행 유닛(110)의 두 개의 컨트롤러(125)를 모두 이용하여 복수의 로터(120)를 통합적으로 제어하기에는 어려움이 있다. 그러나 하나의 컨트롤러(125)를 메인 컨트롤러로 이용하여 모든 로터(120)를 제어하면, 복수의 로터(120)를 통합적으로 제어하여 비행체(100)의 움직임을 더욱 원활하고 정밀하게 제어할 수 있다. 도 1과 같이, 하나의 비행 유닛(110) 둘레에 두 개의 비행 유닛(110)이 결합된 비행체(100)의 경우, 두 개의 비행 유닛(110)이 연결된 하나의 비행 유닛(110)에 구비된 컨트롤러(125)가 메인 컨트롤러로 작용할 수 있다.
이렇게 세 개의 비행 유닛(110)이 일정한 각도로 기울어지도록 결합된 비행체(100)는 3차원 구조를 취하여 움직임의 자유도가 증가함으로써 상하전후좌우 등의 수평 이동과 다방향 회전 등 자유로운 비행이 가능하다. 따라서, 다양한 작업 상황에 맞춰 적절하게 움직일 수 있다. 물론, 세 개의 비행 유닛(110)이 결합될 때 이들 비행 유닛들(110) 중에서 어느 하나의 추진 방향만 나머지와 평행하지 않게 배치되는 것도 가능하다.
도면에 나타내지는 않았으나, 비행 유닛(110)의 지지 프레임(111)이나 외곽 프레임(115)에 카메라나 각종 작업 툴을 설치함으로써, 비행체(100)를 정찰, 재난구조, 운송, 건설, 농업 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.
비행 유닛(110) 간의 결합 시, 비행 유닛(110)의 컨트롤러(125)는 비행 유닛(110)에 설치된 복수의 결합기구(130) 중에서 다른 비행 유닛(110)의 결합기구(130)와 접하는 결합기구(130)의 록킹 부재(133)에만 전원이 공급되도록 전원 공급을 제어할 수 있다. 그리고 이에 구비된 전자석 록킹 부재(133)와 다른 비행 유닛(110)에 구비된 전자석 록킹 부재(133) 사이에 인력이 작용하도록 전류 공급 방향 등 각 록킹 부재(133)에 대한 전원 공급을 적절히 제어한다.
비행 유닛(110) 간의 합체 및 분리는 지상에서 작업자에 의해 이루어질 수도 있고, 공중에서 이루어질 수도 있다. 비행 유닛(110) 간의 합체 및 분리가 공중에서 이루어지는 경우, 각각의 비행 유닛(110)은 록킹 부재(133)에 대한 적절한 전원 공급 제어와 적절한 공중 움직임을 통해 다른 비행 유닛(110)에 접근하여 결합하거나 다른 비행 유닛(110)으로부터 분리될 수 있다. 이러한 비행 유닛(110) 간의 공중 합체 및 분리는 지상의 관제 센터의 명령 신호에 의해 수행될 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 실시예에 따른 합체 분리 가능한 비행체(100)는 결합기구(130)를 이용하여 복수의 비행 유닛(110)을 각각의 추진 방향이 일정 각도(α)를 이루도록 결합할 수 있다. 따라서, 하드웨어의 구조를 3차원화시켜 이동과 회전 등의 움직임을 제어할 수 있으므로 단일 멀티 로터 비행체의 근본적 한계인 under-actuation을 극복할 수 있다.
또한 종래에는 작업 하중에 따라 그에 맞는 스케일의 비행체를 제작해서 사용해야 했지만, 본 실시예에 따른 비행체(100)를 이용하면 별도의 비행체를 제작할 필요없이 비행 유닛(110)의 조합을 통해 다양한 작업 환경에 최적화시켜 사용할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체를 나타낸 사시도이다. 도 5에 나타낸 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체(200)는 네 개의 비행 유닛(110)이 결합된 것으로, 각 비행 유닛(110)의 구체적인 구조는 상술한 것과 같다. 이러한 비행체(200)는 네 개의 비행 유닛(110)을 구비함으로써 상술한 비행체(100)에 비해 작업 하중이 큰 작업에 이용될 수 있다.
이 밖에 본 발명에 의한 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체는 다양한 개수의 비행 유닛(110)을 구비하고, 이들 비행 유닛(110)을 합체하거나 분리함으로써 다양한 크기와 모양으로 만들어 사용할 수 있다.
이상 본 발명에 대하여 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도면에는 비행 유닛(110)이 네 개의 로터(120)를 갖는 쿼드콥터(quad-copter) 구조를 갖는 것으로 나타냈으나, 비행 유닛은 로터가 3개인 트리콥터(tri-copter), 6개인 헥사콥터(hexa-copter) 또는 그 이외에 비행 기능을 갖출 수 있도록 다양한 개수의 로터를 갖는 다른 구조를 취할 수 있다.
또한 도면에는 지지 프레임(111)이 중앙의 지지판(112)에서 네 개의 지지대(113)가 방사형으로 연장된 구조인 것으로 나타냈으나, 지지 프레임은 복수의 로터를 지지하고 이에 다양한 작업 툴이 설치될 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 그리고 지지 프레임의 구조에 따라 로터(120)의 날개(121)의 회전 중심축은 지지 프레임에 대해 수직이 아닐 수 있다. 또한 지지 프레임 상에서 로터들(120)의 배치 구조나 배치 각도는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 하나의 비행 유닛에 구비되는 로터들 각각의 추진 방향이 모두 평행하지 않을 수도 있다. 그리고 서로 접하여 결합하는 두 비행 유닛은 도시된 것과 같은 각도로 기울어지게 결합되지 않고, 각각에 구비된 복수의 로터 중 하나 이상의 추진 방향이 다른 비행 유닛의 추진 방향과 평행하지 않게 배치되도록 결합될 수 있다.또한 도면에는 복수의 비행 유닛(110)이 이들 모두의 추진 방향이 평행하지 않게 결합되는 것으로 나타냈으나, 본 발명은 이러한 구성으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 복수의 비행 유닛 중에서 적어도 하나의 비행 유닛만 다른 비행 유닛의 추진 방향과 평행하지 않게 복수의 비행 유닛이 결합되어 비행체를 형성하는 구성도 가능하다.
또한 도면에는 외곽 프레임(115)이 복수의 가로대(116)가 연결된 다각형 형상으로 이루어진 것으로 나타냈으나, 외곽 프레임은 이러한 구조 이외에 지지 프레임(111)에 결합되어 지지 프레임(111)의 가장자리를 둘러쌀 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
경우에 따라 외곽 프레임은 생략될 수도 있다. 이 경우, 결합기구와 단자를 지지 프레임의 외측 가장자리에 설치할 수 있다.
또한 앞서서는 복수의 비행 유닛(110)이 결합되어 전기적으로 연결될 때, 어느 하나의 비행 유닛(110)에 구비되는 컨트롤러(125)가 나머지 비행 유닛(110)의 동작까지 제어하는 것으로 설명하였으나, 결합된 복수의 비행 유닛(110)에 구비된 복수의 컨트롤러(125)가 비행체의 동작 제어를 수행할 수도 있다.
또한 앞서서는 본 발명에 따른 비행체(100)가 사람이 탑승하지 않는 무인 비행체인 것으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 비행체는 사람이 탑승하는 구조를 취할 수 있다. 이 경우, 비행 유닛에는 탑승자가 비행체를 조정하기 위한 각종 조종장치가 설치될 수 있다. 탑승자는 조종장치를 통해 비행체의 비행, 비행 유닛들의 합체 분리, 외부와의 통신 등의 작업을 수행할 수 있다.
100, 200 : 비행체 110 : 비행 유닛
111 : 지지 프레임 112 : 지지판
113 : 지지대 115 : 외곽 프레임
116 : 가로대 120 : 로터
121 : 날개 122 : 구동기
125 : 컨트롤러 130 : 결합기구
131 : 연결 블록 132 : 경사면
133 : 록킹 부재 135 : 단자

Claims (6)

  1. 지지 프레임과, 상기 지지 프레임에 서로 이격되도록 설치되고 회전하는 날개를 구비하여 추진력을 발생시키는 복수의 로터와, 상기 지지 프레임에 결합되어 상기 복수의 로터의 동작을 제어하는 컨트롤러를 구비하는 복수의 비행 유닛; 및
    상기 복수의 비행 유닛들 중 적어도 하나의 추진 방향이 나머지 비행 유닛들과 평행하지 않게 배치되도록 상기 복수의 비행 유닛들을 서로 결합하는 적어도 하나의 결합기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 비행 유닛 중 서로 접하여 결합되는 비행 유닛들을 전기적으로 연결하기 위해 상기 복수의 비행 유닛 각각에 설치되는 복수의 단자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 비행 유닛이 결합되어 전기적으로 연결될 때, 상기 복수의 비행 유닛 중 어느 하나에 구비되는 컨트롤러가 나머지 다른 비행 유닛의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비행 유닛은 상기 복수의 로터를 보호하기 위해 상기 지지 프레임의 가장자리를 둘러싸도록 상기 지지 프레임에 결합되는 외곽 프레임을 더 포함하고,
    상기 복수의 결합기구는 상기 외곽 프레임의 외측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합기구는, 상기 비행 유닛의 외측 가장자리에 경사면을 갖는 연결 블록과, 상기 연결 블록의 경사면에 설치되어 인접하는 다른 비행 유닛과의 결합력을 발생시키는 록킹 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합기구는 상기 복수의 비행 유닛들을 서로 탈착식으로 결합하는 것을 특징으로 하는 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체.
KR1020140121027A 2014-09-12 2014-09-12 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체 KR101627042B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140121027A KR101627042B1 (ko) 2014-09-12 2014-09-12 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140121027A KR101627042B1 (ko) 2014-09-12 2014-09-12 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160031602A true KR20160031602A (ko) 2016-03-23
KR101627042B1 KR101627042B1 (ko) 2016-06-03

Family

ID=55645015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140121027A KR101627042B1 (ko) 2014-09-12 2014-09-12 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101627042B1 (ko)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106005361A (zh) * 2016-04-07 2016-10-12 珠海市磐石电子科技有限公司 航空动力单元及其飞行机架和模块化飞行器
KR20170092367A (ko) * 2016-02-03 2017-08-11 엘지전자 주식회사 무인항공체
WO2017184095A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 Gozluklu Burak Three dimensional scalable and modular aircraft
JP2018062198A (ja) * 2016-10-11 2018-04-19 株式会社Ｓｏｋｅｎ 飛行装置
CN107963204A (zh) * 2017-11-13 2018-04-27 西北工业大学 一种基于模块化组合涵道式旋翼无人机
KR20180079985A (ko) * 2017-01-03 2018-07-11 삼성전자주식회사 무인 비행 장치 키트 및 시스템
KR20180083840A (ko) * 2018-07-16 2018-07-23 경북대학교 산학협력단 결합형 멀티콥터 및 그 제어 방법
KR101888867B1 (ko) * 2017-07-18 2018-08-16 홍성호 모듈형 드론
EP3450309A1 (en) * 2017-08-28 2019-03-06 Airbus Operations GmbH A coupling device for coupling modules with each other, aircraft comprising the coupling device, method for the coupling and decoupling of modules
KR101986500B1 (ko) * 2018-12-17 2019-06-07 엘아이지넥스원 주식회사 확장된 무인 비행체 결합체
WO2020035715A1 (en) * 2018-08-15 2020-02-20 Gary Anthony Daprato Aircrafts with controllers and tiltable rotors for attitude-controlled flight
EP3587260A3 (en) * 2018-06-22 2020-03-04 The Boeing Company Extended duration regenerative powered unmanned aerial vehicle (uav) platform
GB2583971A (en) * 2019-05-16 2020-11-18 Autonomous Devices Ltd Control arrangement for fluid borne vehicles
CN113428341A (zh) * 2021-06-11 2021-09-24 北京航空航天大学 飞行器对接组件及具有其的飞行器和网格状连接飞行器群
GB2594743A (en) * 2020-05-07 2021-11-10 Bae Systems Plc Rotorcraft
GB2594744A (en) * 2020-05-07 2021-11-10 Bae Systems Plc Rotorcraft
KR102510043B1 (ko) * 2021-12-01 2023-03-15 우리랩스 주식회사 다용도 드론
US11794889B2 (en) 2020-05-07 2023-10-24 Bae Systems Plc Rotorcraft

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101866770B1 (ko) 2016-12-08 2018-06-18 국민대학교산학협력단 조립 가능한 공중 이동 로봇
KR102101636B1 (ko) 2018-12-13 2020-04-20 (주)아이앤디자인 복수의 로터를 가진 드론

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002205694A (ja) * 2001-01-11 2002-07-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd チルトエンジンを有する航空機
US20120158215A1 (en) * 2010-02-18 2012-06-21 Massachusetts Institute Of Technology Programmable Surface
US8322648B2 (en) * 2008-05-15 2012-12-04 Aeryon Labs Inc. Hovering aerial vehicle with removable rotor arm assemblies
KR101389711B1 (ko) * 2012-12-18 2014-04-28 한국과학기술원 멀티-로터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002205694A (ja) * 2001-01-11 2002-07-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd チルトエンジンを有する航空機
US8322648B2 (en) * 2008-05-15 2012-12-04 Aeryon Labs Inc. Hovering aerial vehicle with removable rotor arm assemblies
US20120158215A1 (en) * 2010-02-18 2012-06-21 Massachusetts Institute Of Technology Programmable Surface
KR101389711B1 (ko) * 2012-12-18 2014-04-28 한국과학기술원 멀티-로터

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170092367A (ko) * 2016-02-03 2017-08-11 엘지전자 주식회사 무인항공체
CN106005361A (zh) * 2016-04-07 2016-10-12 珠海市磐石电子科技有限公司 航空动力单元及其飞行机架和模块化飞行器
CN106005361B (zh) * 2016-04-07 2019-06-28 珠海市磐石电子科技有限公司 航空动力单元及其飞行机架和模块化飞行器
WO2017184095A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-26 Gozluklu Burak Three dimensional scalable and modular aircraft
JP2018062198A (ja) * 2016-10-11 2018-04-19 株式会社Ｓｏｋｅｎ 飛行装置
KR20180079985A (ko) * 2017-01-03 2018-07-11 삼성전자주식회사 무인 비행 장치 키트 및 시스템
KR101888867B1 (ko) * 2017-07-18 2018-08-16 홍성호 모듈형 드론
EP3450309A1 (en) * 2017-08-28 2019-03-06 Airbus Operations GmbH A coupling device for coupling modules with each other, aircraft comprising the coupling device, method for the coupling and decoupling of modules
CN107963204A (zh) * 2017-11-13 2018-04-27 西北工业大学 一种基于模块化组合涵道式旋翼无人机
CN107963204B (zh) * 2017-11-13 2020-09-22 西北工业大学 一种基于模块化组合涵道式旋翼无人机
US11851181B2 (en) 2018-06-22 2023-12-26 The Boeing Company Self-aligning docking mechanism for an unmanned aerial vehicle (UAV)
EP3587260A3 (en) * 2018-06-22 2020-03-04 The Boeing Company Extended duration regenerative powered unmanned aerial vehicle (uav) platform
KR20180083840A (ko) * 2018-07-16 2018-07-23 경북대학교 산학협력단 결합형 멀티콥터 및 그 제어 방법
WO2020035715A1 (en) * 2018-08-15 2020-02-20 Gary Anthony Daprato Aircrafts with controllers and tiltable rotors for attitude-controlled flight
KR101986500B1 (ko) * 2018-12-17 2019-06-07 엘아이지넥스원 주식회사 확장된 무인 비행체 결합체
GB2583971A (en) * 2019-05-16 2020-11-18 Autonomous Devices Ltd Control arrangement for fluid borne vehicles
GB2594743A (en) * 2020-05-07 2021-11-10 Bae Systems Plc Rotorcraft
GB2594744A (en) * 2020-05-07 2021-11-10 Bae Systems Plc Rotorcraft
US11794889B2 (en) 2020-05-07 2023-10-24 Bae Systems Plc Rotorcraft
GB2594744B (en) * 2020-05-07 2024-04-03 Bae Systems Plc Rotorcraft
CN113428341A (zh) * 2021-06-11 2021-09-24 北京航空航天大学 飞行器对接组件及具有其的飞行器和网格状连接飞行器群
KR102510043B1 (ko) * 2021-12-01 2023-03-15 우리랩스 주식회사 다용도 드론

Also Published As

Publication number Publication date
KR101627042B1 (ko) 2016-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101627042B1 (ko) 합체 분리 가능한 멀티 로터 기반의 비행체
US11104446B2 (en) Line replaceable propulsion assemblies for aircraft
US11091257B2 (en) Autonomous package delivery aircraft
AU2019257690B2 (en) Counter-rotating propellers for aerial vehicle
US11027837B2 (en) Aircraft having thrust to weight dependent transitions
US11124289B2 (en) Prioritizing use of flight attitude controls of aircraft
US10618647B2 (en) Mission configurable aircraft having VTOL and biplane orientations
Liew et al. Recent developments in aerial robotics: A survey and prototypes overview
US20190031335A1 (en) Man Portable Aircraft System for Rapid In-situ Assembly
US20190031336A1 (en) Automated Configuration of Mission Specific Aircraft
CN106200681B (zh) 可移动物体的起飞辅助的方法以及系统
EP3659912B1 (en) Aerial vehicles with uncoupled degrees of freedom
US20220004204A1 (en) Aerial Delivery Systems using Unmanned Aircraft
US11307583B2 (en) Drone with wide frontal field of view
Wei et al. A novel autonomous self-assembly distributed swarm flying robot
Wang et al. Autonomous control of micro flying robot
Gachoki et al. A review of quad-rotor UAVs and their motion planning
Elsamanty et al. Novel hybrid ground/aerial autonomous robot
EP3636545B1 (en) Autonomous package delivery aircraft
Enya et al. Development of UGS tilt-rotor surveillance tricopter UAV
Patkar et al. Studies on effect of basic manuvering operations on quadcopters thrust generated
Jadhav et al. Quadcopter for Traffic Surveillance
Fakhar et al. Performance Enhancement Using Hybrid VTOL UAV
Tiimus et al. Modular multi-rotor helicopter platforms
Aswin et al. Design and structural analysis for an autonomous UAV system consisting of slave MAVs with obstacle detection capability guided by a master UAV using swarm control

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 4